MEMBRANAS BIOLÓGICAS E TRANSPORTE

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1 MEMBRANAS BIOLÓGICAS E TRANSPORTE

2 Funções das membranas celulares Definem limites externos das células Dividem compartimentos Regulam o trânsito das moléculas Manutenção do equilíbrio com o meio Participam da interação célula X célula Funções dependentes de suas características físicoquímicas Quais as características fisicoquímicas das membranas?

3 Funções dependentes de suas características físico-químicas Flexibilidade (mudança de forma crescimento e movimento) Auto-selantes (endo e exocitose, divisão celular) Seletividade (permeabilidade seletiva) Constituição química e estrutura

4 Qual a constituição das membranas biológicas? Lipídeos polares (fosfolipídeos e glicolipídeos) e esterois Proteínas (Moléculas efetoras no trânsito molecular, Sinalizadoras ou Receptores de sinais) Proporção dos constituintes principais (proteínas e lipídeos) variam conforme as funções biológicas das células

5 As características das membranas biológicas podem ser explicadas pelas interações entre as moléculas que as constituem e a água Lipídeos de membrana moléculas anfipáticas hidrofílica hidrofóbica Moléculas de água organizam-se em uma rede cristalina regular e oscilante, por pontes de hidrogênio. Moléculas anfipáticas forçam alteração no arranjo das moléculas de água

6 Moléculas anfipáticas dispersas forçam a rede de água devido à sua região hidrofóbica... As regiões hidrofóbicas se agregam diminuindo a área de contato com a água (formam micelas)

7 Vários agregados lipídicos podem se formar no meio aquoso lipossomos aquoso micelas bicamadas Mecanismo/agregação que explica a estrutura das membranas biológicas Membranas biológicas são constituídas por uma bicamada de lipídeos

8 Região hidrofílica Região hidrofóbica Região hidrofílica Estrutura mantida pelas interações hidrofílicas e hidrofóbicas, interações fracas e que justificam as características das membranas (seletividade, auto-selantes e flexibilidade)

9 Modelo do Mosaico Fluído Lipídeos formam uma bicamada com os grupos polares para o exterior e proteínas de distribuem por essa camada mosaico fluído

10 Diferentes tipos de proteínas podem ser encontrados nas membranas celulares efetoras do transporte e sinais Porção glicídica das glicoproteínas Lado externo Face central da bicamada Bicamada de lipídeos Lado interno (citoplasma) Periférica Integral Periférica Ancorada em lipídeos

11 Proteínas integrais possuem uma região hidrofóbica localizada na região apolar da membrana

12 Proteínas periféricas Interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio entre os domínios hidrofílicos das proteínas e a cabeça polar dos lipídeos

13 Uma das principais funções das membranas biológicas é a manutenção das condições bioquímicas e elétricas adequadas - transporte seletivo Célula viva necessita de retirar alimentos do meio e liberar metabólitos proteínas são as moléculas envolvidas no transporte Como ele ocorre?????

14 Membrana permeável dividindo compartimentos com diferentes concentrações moleculares ou íons, o equilíbrio entre eles será alcançado por Difusão

15 Nas membranas biológicas difusão é difícil ocorrer devido à permeabilidade seletiva delas Para passar pela camada bilipídica um soluto precisaria se desfazer de sua camada de água e difundir por uma região onde ele seria pouco solúvel Energia requerida para a passagem seria muito grande

16 Difusão facilitada ou transporte passivo é o mecanismo utilizado para o transporte de soluto e metabólitos nos sistemas biológicos a favor de seu gradiente de concentração Proteínas de membrana diminuem a energia requerida para o transporte

17 Existem nas membranas biológicas três tipos de proteínas capazes de fazer o transporte de moléculas

18 CANAIS Proteínas integrais das membranas fazem o transporte nas células Estrutura da aquaporina Tetrâmero fora dentro Cadeias hidrofílicas Possui seis regiões transmembrana que formam um canal com cadeias laterais hidrofílicas por onde passam as moléculas de água

19 Aquaporinas estão presentes em diversas células onde são responsáveis pela rápida movimentação de água

20 Proteínas carregadoras Existem 3 tipos de transporte passivos, isto é que não gastam energia Transporte Único Co-transporte ou simporte Contratransporte ou antiporte Transporte duplo Soluto passa do local de maior concentração para o de menor concentração transporte passivo

21 O que acontece quando um soluto é transportado contra seu gradiente químico/elétrico? Gasto de energia TRANSPORTE ATIVO Proteínas tipo BOMBAS

22 Tipos de transporte ativo 1 2 Primário Secundário Concentração de X pré-estabelecida

23 Os transportadores ativos de soluto são complexos protéicos que quebram o ATP fornecendo energia para o transporte contra um gradiente de concentração ou elétrico - ATPases Existem 3 tipos importantes de ATPases que diferem na estrutura, mecanismo e localização nos tecidos, apesar delas estarem distribuídas em todos os tecidos vivos. proteínas periféricas proteínas transmembranas

24 Tipo P ATPase Na + K + Mantém concentrações diferentes desses íons no interior e exterior da célula(com gasto de ATP) criando um potencial eletroquímico importante para o transporte de outras moléculas

25 Tipo F Tem a capacidade de quebrar ou sintetizar ATP dependendo do fluxo de H + Impostante na fosforilação oxidativa e fotofosforilação

26 A partir da criação de um gradiente iônico e um potencial eletroquímico na membrana (citoplasmática e dos vacúolos) com gasto de ATP, muitos outros íons e substratos podem ser transportados sem gasto de energia (canais e proteínas carreadoras)

27 Parede celular dos vegetais Função: Regulação do volume celular Determinação da forma Proteção do protoplasto Importância atividade humanas Industrial como papel, fibras (algodão, linho, cânhamo), carvão vegetal, madeira para construção civil, álcool ou outros combustíveis Importância ciclo do carbono Animais ruminantes digerem celulose (microrganismos rumem e intestino) que podem ser convertidos em carbono assimilável pelos animais ou vão constituir grande parte da matéria orgânica dos solos Principais constituintes: Celulose Glicanas de ligação cruzada (hemicelulose) Substâncias aromáticas (lignina)

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29 Hemicelulose : polissacarídeos que fazem ligações cruzadas entre as microfibras de celulose Dois tipos importantes: xiloglicanas glicuronoarabinoxilanas

30 Xiloglicanas polímero de glicose com xilose nas ramificações Glicuronoarabinoxilanas polímero de xilose com ácido glicurônico e arabinose nas ramificações

31 Na estrutura das paredes secundárias aparece a lignina A lignina é um polímero de natureza aromática com alto peso molecular associada à celulose que tem como função biológica conferir rigidez, impermeabilidade, resistência a ataques microbiológicos e danos mecânicos aos tecidos vegetais Monolignols: (1) paracoumaryl alcohol (2) coniferyl alcohol (3) sinapyl alcohol

32 Basicamente esses 3 moléculas se arranjam formando a parede celular dos vegetais Outros polissacarídeos e proteínas ainda participam dessa estrutura mas vão ter importância em determinados tecidos e etapas de desenvolvimento das plantas.